氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定紙和紙制品中百菌清殘留量

王成云 ，沈雅蕾 ，林君峰 ，謝堂堂 ，張嘉麗

（1.深圳市檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，廣東 深圳 518010；2.深圳海關(guān)工業(yè)品檢測(cè)技術(shù)中心，廣東 深圳 518067；3.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)與生物技術(shù)系，廣東 深圳 518055）

采用在紙和紙制品中添加抗菌劑的方法可以有效地提高紙和紙制品的抗菌性能[1-2]，通常情況下，可以使用內(nèi)部施膠、表面施膠、噴灑抗菌劑、表面涂布和使用抗菌纖維技術(shù)等5種方式來(lái)生產(chǎn)抗菌紙。內(nèi)部施膠時(shí)，將抗菌劑直接加入到紙漿中；表面施膠時(shí)，將抗菌劑和表面施膠劑混合后對(duì)紙和紙制品進(jìn)行表面施膠；表面涂布時(shí)，將抗菌劑和涂布材料混合后，涂布在紙和紙制品上；噴灑抗菌劑時(shí)，將抗菌劑以噴灑的方式均勻地噴灑到紙和紙制品上；使用抗菌纖維技術(shù)時(shí)，首先對(duì)化學(xué)纖維進(jìn)行抗菌改性，制成抗菌纖維，再將抗菌纖維按特定的比例和紙張纖維進(jìn)行配抄來(lái)生產(chǎn)抗菌紙。真菌細(xì)胞中含有三磷酸甘油醛脫氫酶，百菌清與該酶中含有半胱氨酸的蛋白質(zhì)結(jié)合后使酶失去活性，破壞真菌細(xì)胞的新陳代謝，導(dǎo)致其失去生命力[3]。百菌清可以有效地滅殺子囊菌綱、擔(dān)子菌綱、半知菌綱等真菌，大量用于紙和紙制品的抗菌防霉處理[4]。但是已有研究成果表明百菌清對(duì)人和動(dòng)物有危害，尤其對(duì)魚(yú)類(lèi)和水生無(wú)脊椎動(dòng)物的毒性極大[5]；嚙齒動(dòng)物暴露在百菌清中后則會(huì)導(dǎo)致腎臟和胃部損害以及腫瘤的產(chǎn)生；作為一種強(qiáng)致敏物，百菌清能引起人體遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)性皮炎[6]。百菌清具有遠(yuǎn)距離遷移性，而且毒性還能在生物體內(nèi)明顯蓄積[7]。因此，百菌清被世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為2B類(lèi)致癌物，歐盟委員會(huì)發(fā)布法規(guī)EU 2019/677，禁止使用百菌清[8]。百菌清曾廣泛使用于紡織、木材防腐、皮革、水果、食品和涂料等行業(yè)，其檢測(cè)方法主要有紫外分光光度法、液相色譜法、氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法等幾種[9-24]，但測(cè)定紙和紙制品中百菌清的含量的檢測(cè)尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本文采用超聲萃取技術(shù)提取紙和紙制品中殘留的百菌清，提取物濃縮定容后進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測(cè)法（GC/MS-SIM）分析，外標(biāo)法定量，從而建立了一種快速測(cè)定紙和紙制品中百菌清殘留量的氣質(zhì)聯(lián)用方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

百菌清標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.9%）由德國(guó)Dr.Ehrenstorfer GmbH公司提供，用色譜純甲醇（美國(guó)Tedia公司）配制成質(zhì)量濃度為428 g/mL的標(biāo)準(zhǔn)貯備液，并稀釋至質(zhì)量濃度分別為 0.1、0.2、0.5、1.1、2.1、5.4、10.7、21.4和 42.8 g/mL。

采用漿內(nèi)施膠工藝制備自制陽(yáng)性樣品，分別以不含百菌清的瓦楞紙、白卡紙、銅版紙、新聞紙和涂布白卡紙為基材，將其用ZB-JLQ纖維標(biāo)準(zhǔn)解離器（杭州紙邦自動(dòng)化技術(shù)有限公司）疏解成紙漿，在紙漿中添加適量的百菌清，用IMT-TAPP102簡(jiǎn)易方形抄片機(jī)（東莞市英特耐森精密儀器有限公司）進(jìn)行抄紙，得到5個(gè)不同百菌清含量水平的自制陽(yáng)性樣品，供超聲萃取條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)用。

將待測(cè)樣品用QYB-3自動(dòng)制樣機(jī)（中山市啟元機(jī)械科技有限公司）裁成5 mm×5 mm的小塊，稱(chēng)取1 g樣品，置于35 mL玻璃反應(yīng)瓶中，加入25 mL萃取溶劑，溫度40℃下超聲萃取30 min。將萃取液過(guò)濾至雞心瓶中，在Cool acecca-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（日本Eyela公司）中真空蒸發(fā)至近干，轉(zhuǎn)移至N-Evap112氮吹儀（美國(guó)Organomation Associates公司）中，用干燥氮?dú)饩徛蹈伞埩粑镉? mL甲醇溶解，所得溶液經(jīng)0.45 μm尼龍有機(jī)相針式濾器（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）過(guò)濾后進(jìn)行GC/MS-SIM分析，必要時(shí)，先進(jìn)行適當(dāng)稀釋。

樣品分析在Agilent 6890A-7000B三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）上進(jìn)行，所用色譜柱為 DB-5MS 色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為高純氦氣（純度>99.999%），載氣流速為1 mL/min，溶劑延遲3 min；程序升溫，初始溫度為90℃，保持1 min后以40℃/min速度升至290℃，保持2 min；進(jìn)樣量為1.0 μL，進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口、傳輸線、離子源溫度分別為270、280和290℃；電離方式為電子轟擊電離（EI），電離能為70 eV；全掃描方式定性，掃描范圍為m/z 45～m/z 550，定性離子為m/z 109、m/z 264和m/z 268；選擇離子監(jiān)測(cè)模式定量，定量離子為m/z 266。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲萃取條件的優(yōu)化

超聲萃取效率取決于萃取溶劑種類(lèi)、萃取溫度、萃取時(shí)間和萃取溶劑體積。以甲醇為萃取溶劑對(duì)5個(gè)自制陽(yáng)性樣品中的百菌清進(jìn)行超聲萃取，測(cè)定每個(gè)樣品中百菌清的萃取量。首先單獨(dú)考慮萃取溫度（因素A）、萃取時(shí)間（因素B）、萃取溶劑體積（因素C）中某個(gè)因素對(duì)萃取量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)萃取時(shí)間為30 min時(shí)，3號(hào)、4號(hào)樣品萃取量均達(dá)到最大值，1號(hào)、2號(hào)和5號(hào)樣品在萃取時(shí)間為35 min時(shí)萃取量均達(dá)到最大值；當(dāng)萃取溫度為35℃時(shí)，2號(hào)樣品萃取量達(dá)到最大值，當(dāng)萃取溫度為40℃時(shí)，1號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樣品萃取量均達(dá)到最大值，當(dāng)萃取溫度為45℃時(shí)，3號(hào)樣品萃取量達(dá)到最大值；當(dāng)萃取溶劑體積為25 mL時(shí)，1號(hào)和2號(hào)樣品萃取量均達(dá)到最大值，當(dāng)萃取溶劑體積為30 mL時(shí)，3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樣品萃取量均達(dá)到最大值。為考察3個(gè)因素對(duì)萃取量的綜合影響，設(shè)計(jì)了表1所示的正交實(shí)驗(yàn)條件，在9個(gè)條件下 以甲醇為萃取溶劑對(duì)5個(gè)自制陽(yáng)性樣品進(jìn)行超聲萃取，測(cè)定百菌清的萃取量，結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算3個(gè)因素的k值和極差，確定優(yōu)方案，結(jié)果見(jiàn)表2。5號(hào)樣品優(yōu)方案為A2B2C3，其余4個(gè)樣品優(yōu)方案均為A2B2C2。綜合考慮，最終確定的優(yōu)方案為A2B2C2，即萃取溫度為40℃、萃取時(shí)間為30 min、萃取溶劑體積為25 mL。

表1 超聲萃取正交實(shí)驗(yàn)

表2 超聲萃取正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 單位：mg/kg

在上述優(yōu)方案給出的超聲萃取條件下，分別以甲醇、乙酸乙酯、乙酸乙酯/二氯甲烷（1∶1，V/V）、二氯甲烷、叔丁基甲醚、丙酮、乙醚、正己烷/丙酮（1∶1，V/V）、正己烷、乙醇、石油醚和乙腈等 12 種常見(jiàn)溶劑為萃取溶劑，對(duì)5個(gè)自制陽(yáng)性樣品進(jìn)行超聲萃取，測(cè)定百菌清的萃取量，結(jié)果見(jiàn)表3。2號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樣品的最佳萃取溶劑分別為乙醇、二氯甲烷和丙酮，1號(hào)和3號(hào)樣品的最佳萃取溶劑均為乙酸乙酯。為確保最終選定的溶劑對(duì)所有樣品均有較高的萃取效率，以總萃取量作為判斷依據(jù)。

表3 不同溶劑的萃取效果 單位：mg/kg

從表3可知，當(dāng)采用乙酸乙酯作為萃取溶劑時(shí)，總萃取量最大。因此，優(yōu)化后的萃取條件為：以25 mL乙酸乙酯作為萃取溶劑，在溫度40℃下超聲萃取30 min。

2.2 分析條件的優(yōu)化

不分流進(jìn)樣時(shí)，質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度取決于進(jìn)樣口溫度（因素A）、離子源溫度（因素B）和載氣流速（因素C）。首先單獨(dú)考察這3個(gè)因素對(duì)質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)質(zhì)譜信號(hào)分別在進(jìn)樣口溫度為260℃、離子源溫度為280℃、載氣流速為1.2 mL時(shí)達(dá)到最大值。因此設(shè)計(jì)了表4所示的9個(gè)正交實(shí)驗(yàn)條件[24]，在這9個(gè)條件下對(duì)百菌清標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分析，其峰面積（A）見(jiàn)表4。根據(jù)表4的數(shù)據(jù)計(jì)算各因素的k值和極差，確定優(yōu)方案A3B3C2，即進(jìn)樣口溫度為270℃、離子源溫度為290℃、載氣流速為1.0 mL/min。

表4 分析條件正交實(shí)驗(yàn)

在此條件下對(duì)質(zhì)量濃度（ρ）分別為 0.1、0.2、0.5、1.1、2.1、5.4、10.7、21.4 和 42.8 g/mL 的百菌清標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行GC/MS-SIM分析，觀察百菌清峰面積（A）的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)百菌清質(zhì)量濃度為0.2～42.8 g/mL時(shí)，其峰面積與質(zhì)量濃度之間存在良好的線性關(guān)系，線性方程為A=95399ρ-5085，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9999。根據(jù) 3倍信噪比（S/N=3）計(jì)算方法檢出限，該方法檢出限為0.1 mg/kg。圖1為百菌清標(biāo)準(zhǔn)溶液的GC/MS-SIM圖，在圖1中，在tR=5.659 min處出現(xiàn)1個(gè)對(duì)應(yīng)于百菌清的尖銳譜峰。

2.3 方法的回收率和精密度

分別以不含百菌清的瓦楞紙、白卡紙、銅版紙、新聞紙和涂布白卡紙為空白基質(zhì)，分別添加3個(gè)濃度水平（質(zhì)量濃度分別為0.5、2.1和10.7 g/mL）的百菌清標(biāo)準(zhǔn)溶液，制成回收實(shí)驗(yàn)測(cè)試樣，測(cè)定百菌清的回收率。每個(gè)添加濃度水平均進(jìn)行9個(gè)平行樣測(cè)試，計(jì)算平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可見(jiàn)，平均回收率為81.56%～95.87%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.57%～4.88%。

圖1 百菌清標(biāo)準(zhǔn)溶液的GC/MS-SIM圖

表5 方法的回收率和精密度

2.4 實(shí)際樣品測(cè)試

應(yīng)用本文建立的方法對(duì)49個(gè)市售紙和紙制品樣品（包括瓦楞紙樣品7個(gè)、白卡紙樣品11個(gè)、牛卡紙樣品9個(gè)、銅版紙樣品5個(gè)、打印紙樣品5個(gè)、涂布白卡紙樣品7個(gè)和新聞紙樣品5個(gè)）進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果均未檢出百菌清。

3 結(jié)論

以乙酸乙酯為萃取溶劑，超聲萃取紙和紙制品中殘留的百菌清，萃取液濃縮定容后直接進(jìn)行GC/MS-SIM分析，外標(biāo)法定量，從而建立了一種測(cè)定紙和紙制品中百菌清殘留量的氣質(zhì)聯(lián)用分析方法。該方法簡(jiǎn)便快捷，靈敏度高，檢出限低至0.1 mg/kg，完全滿足歐盟法規(guī)（EU）2019/677的限量要求，可用于紙和紙制品中百菌清殘留量的日常檢測(cè)工作。